CN109838446A - 防松螺栓结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防松螺栓结构，包括螺栓和螺母，还设有下碟形组件；下碟型组件的螺母端设有下碟形垫圈，工件端设有工件嵌套圆管，工件嵌套圆管的外径与第一工件上的第一工件固定孔适配；工件嵌套圆管的中心设有螺栓通孔，螺栓通孔为圆锥孔，与螺母端的内径大于工件端的内径；所述螺栓为双头螺栓，工件端的螺纹与第二工件上的第二工件螺纹孔螺纹适配，螺母端通过螺纹适配的与螺母螺纹连接，且工件端的螺纹与螺母端的螺纹的旋转方向一致；螺栓的中部为与螺栓通孔适配的圆台形；螺栓、螺母、下碟形垫圈、工件嵌套圆管、圆锥孔、第一工件固定孔的轴线重合。本发明的有益效果是：可以准确的实现螺栓对中，配合碟形垫圈的使用，确保紧固后不会松脱。

Description

防松螺栓结构

技术领域

本发明属于紧固件领域，具体是一种防松螺栓结构。

背景技术

水轮发电机顶盖与座环基础连接目前广泛使用传统螺栓，而传统螺栓结构缺乏可靠的防松结构。由于水轮发电机顶盖在运行中存在水力振动，更容易引发顶盖连接螺栓松动，导致螺栓在短时间就会疲劳断裂。俄罗斯萨扬-舒申斯克水电站就曾经由于顶盖螺栓断裂而发生重大事故。中国专利文献CN108496014A于2018年9月4日公开了“防止采矿研磨机溢出并保持紧固螺栓密封性与张力的装置”，所述装置维持用于保护采矿衬垫的螺栓周边的密封件，从而使得螺栓在沿螺栓的头部和螺母长度的几个毫米的范围内保持张力，该长度由螺栓头部和防止研磨机漏浆的装置之间压缩的元件覆盖，在垫圈上施加压力来提供密封防止研磨机内部的泄漏。所述装置包括一对或多对蝶形垫圈，垫圈包括环隙，环隙插入具有内部密封件的套管。所述套管包括具有更大直径的凸缘，使得螺栓作用在蝶形垫圈上。所述蝶形垫圈在提供密封性、防止研磨机内部泄漏的垫圈上施加压力。在最大压缩情形下，套管的长度大于或等于蝶形垫圈的总厚度，只有与螺栓接触表面的上述直径小于蝶形垫圈的环内径时才需要套管的凸缘。该方案中虽然提出了使用一对或多对蝶形垫圈以增大摩擦力、提高放松效果的结构，但是由于螺栓和两工件的螺栓孔之间为间隙配合，因此即使在紧固状态下螺栓轴线、两工件的螺栓孔轴线三者往往是互不重合，螺栓无法对中，致使螺母和碟形垫圈的接触面上、两碟形垫圈之间的接触面上、碟形垫圈和工件之间的接触面上摩擦力的分配必然是不均匀的，这是导致螺栓在外界振动作用下变松的根本原因。

发明内容

基于以上问题，本发明提供一种防松螺栓结构，可以准确的实现螺栓对中，配合碟形垫圈的使用，确保紧固后不会松脱。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：一种防松螺栓结构，包括螺栓和螺母，还设有下碟形组件；下碟型组件的螺母端设有下碟形垫圈，工件端设有工件嵌套圆管，工件嵌套圆管的外径与第一工件上的第一工件固定孔适配；工件嵌套圆管的中心设有螺栓通孔，螺栓通孔为圆锥孔，与螺母端的内径大于工件端的内径；所述螺栓为双头螺栓，工件端的螺纹与第二工件上的第二工件螺纹孔螺纹适配，螺母端通过螺纹适配的与螺母螺纹连接，且工件端的螺纹与螺母端的螺纹的旋转方向一致；螺栓的中部为与螺栓通孔适配的圆台形；螺栓、螺母、下碟形垫圈、工件嵌套圆管、圆锥孔、第一工件固定孔的轴线重合。

本方案设计的防松螺栓结构，采用的螺栓为双头螺栓，一端与螺母螺纹连接，该端所在方向在下文中被称为螺母端，另一端与第二工件上的螺纹孔连接，该端所在方向在下文中被称为工件端。为了实现以螺栓紧固第一工件和第二工件，需要在第一工件上作孔，作为第一工件固定孔，该孔可以是光滑孔壁的通孔，也可以是设有内螺纹的螺纹孔。而在螺栓结构中，还包括一个下碟型组件，该组件主要包络两部分，一部分是螺母端的下碟型垫圈，另一部分是工件嵌套圆管，以工件嵌套圆管穿入第一工件固定孔，以下碟型垫圈在端面进行限位。其中工件嵌套圆管的外侧壁为圆柱面，中心设有轴向的圆锥孔，形成螺栓通孔，圆锥孔的小头方向朝向工件端。而螺栓的螺母端和工件端之间的中部为圆台形，小头朝向工件端，将螺栓穿入螺栓通孔，使螺栓中部的圆台形外侧壁与螺栓通孔的圆锥孔内侧壁形成适配，即可将螺栓的轴线与螺栓通孔所在的工件嵌套圆管的轴线、下碟型组件、第一工件固定孔的轴线校准至重合。将该螺栓伸出第一工件固定孔外的工件端与第二工件螺纹孔螺纹连接，将螺母拧在螺栓的螺母端，进一步将第二工件螺纹孔和螺母的轴线也与螺栓的轴线校准至重合，从而使得下碟型垫圈无论是与螺母下端面还是与第一工件上端面均形成面与面的均衡接触，确保摩擦力足够强，以强大的静摩擦力形成止逆、防滑效果，确保本结构在上紧螺母后不会松脱。由于本方案不涉及重力作用，因此使用时不受方向限制。使用时，先将下碟形垫圈与第一工件固定孔配合，再将螺栓穿过第一工件固定孔，将螺栓的工件端与第二工件螺纹孔螺纹固定，最后将螺母在螺栓的螺母端拧紧即可。

作为优选，工件嵌套圆管的外侧壁上设有螺纹，第一工件固定孔的内侧壁上对应的设有螺纹；工件嵌套圆管的外侧壁上所设螺纹与工件端的螺纹的旋转方向一致。在工件嵌套圆管的外侧壁上设置出螺纹，与第一工件固定孔的内侧壁上对应的内螺纹连接，可以进一步优化连接方式，帮助下碟形组件与第二工件形成一体化结构，产生很好的定位作用。为了帮助转动下碟形组件，本领域技术人员可以考虑在合适的位置设计出受力结构，例如将下碟型垫圈设计为多边形，方便手拧或使用工具。

作为优选，下碟形垫圈和/或第一工件的配合面上设有防滑滚花。这样可以进一步提高下碟形垫圈和第一工件的配合面之间的摩擦力，强化防松效果。

作为优选，还设有上碟形垫圈，上碟型垫圈与下碟形垫圈的直径相等；上碟型垫圈的开口方向朝向工件端，下碟形垫圈的开口方向朝向螺母端，两者以开口方向对的状态对合；螺母紧贴的位于上碟形垫圈的螺母侧。上碟形垫圈和下碟形垫圈的开口方向形成对合，形成一个在两端均具有弹性效果的结构，该结构在轴向的两端均可发挥弹力，帮助配合面之间保持较高的摩擦力。理论上也可以将上碟形垫圈和下碟形垫圈两部件合为一个一体化的中空的组件，但是受限于金属制造工艺，目前暂无法实现。

为了进一步强化配合面之间保持较高的摩擦力，还可以在上碟形垫圈和下碟形垫圈之间抵接压簧，为保持弹力均匀，弹簧以直接套接在螺栓上为佳。

作为优选，上碟型垫圈与下碟形垫圈的配合面上设有防滑滚花。防滑滚花可以帮助上碟型垫圈与下碟形垫圈避免做周向相对转动。

作为优选，上碟型垫圈与下碟形垫圈的配合面上设置的防滑滚花为互相嵌合的齿形，齿形沿螺栓轴心所在圆的圆周分布。在各个形状中，采用沿沿螺栓轴心所在圆的圆周分布的齿形，且上碟型垫圈与下碟形垫圈的齿形互相嵌合，为最优选择。

作为优选，螺母和/或上碟型垫圈的配合面上设置有防滑滚花。该设计防止了螺母相对上碟形垫圈的转动。

作为优选，螺栓上设有带动螺栓自转的转动受力结构。在螺栓的工件端与第二工件螺纹孔实现连接时，螺栓需要一个受力结构，以方便拧动。具体的受力结构有多种，例如可以在螺栓的其中一端沿轴向切削出受力平面，以手拧或工具拧在该受力平面上，或者在螺栓的中部设计出径向的通孔或盲孔，以销轴插入该孔内带动螺栓转动。具体可以由本领域技术人员按需设计。

作为优选，所述转动受力结构为设于螺栓的螺母端端部的六角形沉孔。本方案选择的是在螺栓的螺母端端部设计出六角形沉孔，俗称内六角孔。内六角孔可以采用制式尺寸，使用制式工具即可操作，加工使用都很方便。

综上所述，本发明的有益效果是：可以准确的实现螺栓对中，配合碟形垫圈的使用，确保紧固后不会松脱。

附图说明

图1是本发明的使用状态示意图。

图2是本发明的轴向零件分解图。

其中：1螺栓，2螺母，3下碟形组件，4上碟形垫圈，11六角形沉孔，31下碟形垫圈，32工件嵌套圆管，33螺栓通孔，A第一工件，A1第一工件固定孔，B第二工件，B1第二工件螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种防松螺栓结构，应用在水轮发电机顶盖与座环基础连接上。本结构中，以水轮发电机顶盖为第一工件A，其上设有第一工件固定孔A1，以座环基础为第二工件B，其上设有第二工件螺纹孔B1。另包括一套螺栓副，包括螺栓1、螺母2、下碟形组件3和上碟形垫圈4。

螺栓1为双头螺栓，上端的螺纹可以与螺母2适配，下端的螺纹可以与第二工件螺纹孔B1螺纹连接。螺栓1上端面还设有六角形沉孔11，可供配合制式内六角螺栓转扳手使用。螺栓的中部为圆台形，小端在下，上端直径大于螺栓的上端螺纹所在位置的直径，下端直径与螺纹的下端螺纹所在位置的直径相等。

下碟形组件3包括上下两个部分：上部为下碟型垫圈31，开口方向向上；下部为工件嵌套圆管32。工件嵌套圆管32外径相等，设有螺纹，与第一工件固定孔A1的内螺纹连接。工件嵌套圆管32的中心设有螺栓通孔33，螺栓通孔33为一个上大下小的圆锥孔，其内侧壁与螺栓1中部的圆台形的外侧壁适配。

上碟形组件4与下碟形垫圈3的直径相等，开口向下。上碟型垫圈与下碟形垫圈以开口方向对的状态对合，两者的配合面上设有防滑滚花，该防滑滚花为互相嵌合的齿形，齿形沿螺栓轴心所在圆的圆周分布。

螺母2为标准的六角螺母，其下端面与上碟形组件4的上端面接触，在两者的配合面上，都设计有防滑滚花。

本例的防松螺栓结构，先将第一工件固定孔A1置于第二工件螺纹孔B1上方，然后将工件嵌套圆管32通过螺纹连接固定在第一工件固定孔A1内，使下碟形垫圈31的底面紧贴第一工件固定孔A1上端旁的配合面。此时将螺栓以工件端向下的方向插入螺栓通孔33，并将暴露在螺栓通孔下端外的螺纹与第二工件螺纹孔B1实现螺纹连接，此时可以使用制式的内六角扳手进行紧固，直至螺栓1与第二工件螺纹孔B1固定，同时螺栓1中部圆台的外侧壁与螺栓通孔的内侧壁紧贴适配。最后将上碟形垫圈4以开口向下的方向套在螺栓1上，以螺母2拧在螺栓1的螺母端，将第一工件A和第二工件B紧紧的固定在一起。此时螺栓1、螺母2、下碟形组件3、上碟形垫圈4、第一工件固定孔A1和第二工件螺纹孔B1的轴线均重合，使下碟形垫圈31与第一工件A的配合面之间、下碟形垫圈31与上碟形垫圈4的配合面之间、上碟形垫圈4与螺母2的配合面之间均形成面与面的均衡接触，在紧固后形成强大的静摩擦力，不容易松脱，从而保证紧固的长期有效。

Claims (9)

1.一种防松螺栓结构，包括螺栓（1）和螺母（2），其特征是，还设有下碟形组件（3）；下碟型组件的螺母端设有下碟形垫圈（31），工件端设有工件嵌套圆管（32），工件嵌套圆管的外径与第一工件（A）上的第一工件固定孔（A1）适配；工件嵌套圆管的中心设有螺栓通孔（33），螺栓通孔为圆锥孔，与螺母端的内径大于工件端的内径；所述螺栓为双头螺栓，工件端的螺纹与第二工件（B）上的第二工件螺纹孔（B1）螺纹适配，螺母端通过螺纹适配的与螺母螺纹连接，且工件端的螺纹与螺母端的螺纹的旋转方向一致；螺栓的中部为与螺栓通孔适配的圆台形；螺栓、螺母、下碟形垫圈、工件嵌套圆管、圆锥孔、第一工件固定孔的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种防松螺栓结构，其特征是，工件嵌套圆管的外侧壁上设有螺纹，第一工件固定孔的内侧壁上对应的设有螺纹；工件嵌套圆管的外侧壁上所设螺纹与工件端的螺纹的旋转方向一致。

3.根据权利要求1或2所述的一种防松螺栓结构，其特征是，下碟形垫圈和/或第一工件的配合面上设有防滑滚花。

4.根据权利要求1或2所述的一种防松螺栓结构，其特征是，还设有上碟形垫圈（4），上碟型垫圈与下碟形垫圈的直径相等；上碟型垫圈的开口方向朝向工件端，下碟形垫圈的开口方向朝向螺母端，两者以开口方向对的状态对合；螺母紧贴的位于上碟形垫圈的螺母侧。

5.根据权利要求4所述的一种防松螺栓结构，其特征是，上碟型垫圈与下碟形垫圈的配合面上设有防滑滚花。

6.根据权利要求5所述的一种防松螺栓结构，其特征是，上碟型垫圈与下碟形垫圈的配合面上设置的防滑滚花为互相嵌合的齿形，齿形沿螺栓轴心所在圆的圆周分布。

7.根据权利要求4所述的任意一种防松螺栓结构，其特征是，螺母和/或上碟型垫圈的配合面上设置有防滑滚花。

8.根据权利要求1或2所述的任意一种防松螺栓结构，其特征是，螺栓上设有带动螺栓自转的转动受力结构。

9.根据权利要求8所述的任意一种防松螺栓结构，其特征是，所述转动受力结构为设于螺栓的螺母端端部的六角形沉孔（11）。